네이처(Nature) 저널에 발표된 최근 연구에 따르면, 모든 척추동물(인간 포함)의 초기 조상은 오늘날 우리처럼 두 개의 눈만으로 세상을 보지 못했을 수도 있지만 네 개의 눈을 가졌습니다. 이 놀라운 발견은 이 고대 생물의 여분의 "이마 눈"이 완전히 사라진 것이 아니라 송과선으로 진화했음을 암시합니다. 송과선은 인간의 뇌 깊숙이 묻혀 있으며 더 이상 영상 기능은 없지만 수면 주기를 조절하는 역할을 담당합니다.
이번 연구는 캄브리아기 초기(약 5억 1800만년 전)의 화석 집합체가 잘 보존된 것으로 알려진 중국 쿤밍 지역에서 발견된 화석을 기반으로 합니다. 연구원 Sihang Zhang과 Peiyun Cong은 이곳에서 가장 초기에 알려진 척추동물로 여겨지는 쿤밍 어류(myllokunmingid) 두 표본을 발견했습니다. 머리 앞쪽에 있는 네 개의 검은 점은 화석에 명확하게 보존되어 있습니다. 각 측면에 하나의 큰 점(보통 눈)이 있고, 그 사이에 있는 두 번째 쌍의 작은 점은 머리 바로 위에 있습니다.
과학계에서는 오랫동안 이 중간 구조 쌍이 비강(후각 기관)이라고 생각해 왔습니다. 그러나 당시 초기 척추동물은 일반적으로 콧구멍이 하나뿐이었기 때문에 이러한 설명은 항상 의문의 여지가 있었습니다. 수수께끼를 풀기 위해 연구팀은 전자현미경으로 화석을 분석한 결과 이러한 구조 내에서 멜라닌을 함유한 작은 함유물인 멜라노솜을 발견했습니다. 멜라닌은 눈의 색을 결정할 뿐만 아니라 더 중요한 것은 빛을 흡수하여 이미지를 형성한다는 것입니다. 이번 연구의 공동 저자인 브리스톨 대학의 제이콥 빈터(Jakob Vinther)는 이전에 발견된 가장 오래된 멜라닌 화석은 약 3억년 전 석탄기까지 거슬러 올라간다고 말했지만, 이번 발견은 이 기록을 5억 1,800만년 전으로 크게 앞당겨 매우 흥미로운 일이라고 말했습니다.
멜라닌 외에도 연구자들은 이들 기관 내부의 수정체에 대한 흔적을 발견하여 그것이 실제로 눈이라는 것을 추가로 확인했습니다. Winser는 이것이 이 동물들이 몸의 측면에 두 개의 큰 눈을 가지고 있을 뿐만 아니라 머리 꼭대기에 두 개의 작은 눈을 가지고 있다는 것을 의미하며, 이 네 개의 눈은 모두 이미징 기능을 갖춘 "카메라 눈"임을 의미한다고 설명했습니다. Winser는 다음과 같이 한탄했습니다. "우리 조상이 5억 년 전 바다에서 수영할 때 네 눈을 사용하여 세상을 관찰했다고 상상해 보세요. 정말 놀라운 일입니다. 이것이 아마도 그들에게 더 넓은 시야를 제공했을 것입니다."
연구는 이들 초기 척추동물이 먹이사슬의 맨 아래에 있었다는 점을 지적했습니다. 필터 피더로서 그들은 생존에 대한 엄청난 압력에 직면했습니다. 포식자가 가득한 캄브리아기 바다에서 더 넓은 시야를 갖고 위에서 위험을 감지할 수 있는 능력은 진화적으로 큰 이점이 되었을 것입니다. 시간이 지남에 따라 척추동물의 생태적 지위는 수동적 여과섭식자에서 활동적인 육식동물로 진화하면서 변화했습니다. 이 과정에서 머리 꼭대기에 있는 한 쌍의 눈은 점차 퇴화되어 시각 기능을 상실하고 결국 멜라토닌을 분비하고 생체시계를 조절하는 비감각 신경내분비 기관인 송과선으로 진화했습니다.
이번 연구에 참여하지 않은 유니버시티 칼리지 런던(University College London)의 고생물학자 엘리아스 워쇼(Elias Warshaw)는 이번 발견에 대해 찬성 의사를 표명했습니다. 그는 이 연구에서 제안된 가설이 충분히 검증되었으며 그 결과가 합리적으로 설명되어 과학자들이 척추동물 진화의 초기 단계를 보다 명확하게 묘사하는 데 도움이 될 것이라고 믿습니다. 이 발견은 고대 조상의 출현에 대한 우리의 이해를 다시 쓸 뿐만 아니라 인간 뇌 깊은 곳에 있는 신비한 기관의 고대 기원을 밝혀줍니다.